Krimp van Dental Composite in Gesimuleerde Cavity Gemeten met Digital Image Correlation
Summary
Om de ruimtelijke ontwikkeling van polymerisatie krimp stress in tandheelkundige hars composietvullingen begrijpen, werd Digital Image Correlation gebruikt voor de volledige verplaatsingsveld / stam meting van herstelde model glas holten voorzien door het correleren van afbeeldingen van de restauratie vóór en na polymerisatie.
Abstract
Polymerisatiekrimp van tandheelkundige composieten kan leiden tot herstel onthechten of gebarsten tand weefsels in composiet-gerestaureerde tanden. Om te begrijpen waar en hoe krimp spanning en stress te ontwikkelen in dergelijke gerestaureerde tanden, Digital Image Correlation (DIC) werd gebruikt voor een uitgebreid overzicht van de verplaatsing en vervormingen binnen model restauraties die polymerisatiekrimp had ondergaan bieden.
Exemplaren met model holtes werden gemaakt van cilindrische glazen staafjes met zowel diameter en lengte zijn 10 mm. De afmetingen van de mesiale-occlusale distale (MOD) holte bereid in elk monster gemeten 3 mm en 2 mm breedte en diepte, respectievelijk. Na het vullen van de holte met composiet, werd het oppervlak onder observatie besproeid eerst een dunne laag witte verf en vervolgens fijn houtskool poeder contrastrijke vlekken maken. Afbeeldingen van dat oppervlak werden vervolgens voor uitharding en 5 minuten na. FiNally, de twee foto's werden gecorreleerd met behulp van DIC software om de verplaatsing en vervormingen te berekenen.
De composiet gekrompen verticaal naar de bodem van de holte, met het bovenste middengedeelte van de restauratie met de grootste verplaatsing naar beneden. Tegelijkertijd is gekrompen horizontale richting de verticale middellijn. Krimp van het composietmateriaal uitgerekt het materiaal in de nabijheid van de "tand-herstel"-interface, waardoor cuspal doorbuigingen en hoge trekspanningen in de restauratie. Materiaal dicht bij de spouwmuren of verdieping had directe stammen meestal in de richtingen loodrecht op de interfaces. Sommering van de twee direct stam stof toonden een relatief uniforme verdeling rond de restauratie en de omvang gelijk aan ongeveer de volumetrische krimp stam van het materiaal.
Introduction
Composieten worden veel gebruikt in de restauratieve tandheelkunde vanwege hun superieure esthetiek en hanteerbaarheid. Ondanks worden gebonden aan de tand weefsels, de polymerisatie krimp van composieten blijft een klinische zorg als krimpspanning ontwikkeld veroorzaken onthechting van de tand-herstel-interface 1 -2. Bijgevolg kunnen bacteriën binnendringen en verblijf op het mislukte gebieden en resulteren in secundaire cariës. Aan de andere kant, als het herstel goed gebonden aan de tand, kan de krimp stress barsten in de tand weefsels. Een van deze fouten zal de levensduur van de dentale restauratie, die zal worden onderworpen aan een groot aantal cycli van thermische en mechanische belasting gevaar brengen.
Meting van polymerisatiekrimp spanning en stress is dus onmisbaar geworden in de ontwikkeling en evaluatie van tandheelkundige composieten 3-4 </sup>. Verschillende meettechnieken of werkwijzen ontwikkeld 5-11 met als belangrijkste doel een eenvoudige opstelling voor het meten van de krimp gedrag van composiet materialen betrouwbaar. Terwijl de metingen die voldoende voor het vergelijken van krimp gedrag van verschillende materialen kunnen zijn, ze helpen bij het begrijpen van hoe en waar krimpspanning ontwikkelt werkelijke herstelde tanden. In het bijzonder, een vraag van groot belang is hoe de spouwmuren beperken de krimp van composieten en leidt tot de creatie van krimpspanning in de tandheelkundige restauraties 12. Merk op dat, krimp stress deel van de krimp stam van de composiet te creëren moet worden omgezet in treksterkte elastische rek. Het zou daarom nuttig zijn als dit onderdeel van de spanning in de restauratie kan worden gemeten. Onlangs heeft de optische full-field-stam meettechniek, Digital Image Correlation (DIC), is toegepast op de meting van vrije shrinkage van composieten en materiaalstroom in de tandheelkundige restauraties 13-15. Het basisidee van DIC is het opsporen en correleren zichtbare patronen op het monsteroppervlak van opeenvolgende beelden genomen tijdens de vervorming, waarbij de verplaatsing en de spanning over die gebieden oppervlak worden bepaald. Volledige veldmetingen een van de belangrijkste voordelen van de DIC methode, die bijzonder nuttig observeren ongelijkmatige vervorming en spanning patronen 13. In deze studie werd DIC gebruikt om de spanning patronen bloot tandheelkundige composiet restauraties, teneinde het begrip van de ontwikkeling van krimp stress en identificeren van potentiële plaatsen voor onthechting. Deze informatie is niet direct in de fabriek aangehaalde 14-15, die op de gemeten verplaatsing van het herstel door polymerisatie krimp. De meting werd uitgevoerd met behulp van modellen die gesimuleerd tanden met mesiale-occlusale distale (MOD) tand holten als een poging om replicate De stress of spanning in echte tandheelkundige restauraties. Hoewel het gebruik van echte tanden is anatomisch representatief, het nadeel dat de aanzienlijke inherente verschillen tussen tanden anatomie, mechanische eigenschappen, mate van hydratatie en onzichtbare inwendige afwijkingen 14 die leiden tot grote variaties in de resultaten. Om een dergelijk nadeel te overwinnen, hebben sommige studies geprobeerd tand monsters te standaardiseren door het groeperen in termen van de buccale maat 16 of vervangen tanden geheel met modellen van een surrogaat materiaal 17. Zo hebben aluminium modellen die een soortgelijke Young's modulus aan glazuur (69 en 83 GPa, respectievelijk) zijn tewerkgesteld in krimpspanning meting, met het niveau van krimpspanning wordt aangegeven door de vooravond afbuiging 17. In deze studie werden kwartsglas modellen (holten) gebruikt in plaats omdat het materiaal een soortgelijke Young's modulus (63 GPa) menselijk glazuur en, omdat het transparantent, kan elke onthechting of scheuren in de monsters gemakkelijk worden waargenomen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het gebruik van glas holten met dezelfde vorm en afmetingen krimp stam meting was de variatie in de resultaten die worden veroorzaakt door verschillen in grootte, anatomie en materiaaleigenschappen van natuurlijke menselijke tanden. Bovendien, de gesmolten kwartsglas gebruikt in deze studie een vergelijkbare elasticiteitsmodulus aan glazuur, waardoor het een geschikte simulant materiaal voor natuurlijke tanden zover mechanisch gedrag betreft 21-22. Hoewel echte tand restauraties, wordt de composiet meestal ge…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Deze studie werd ondersteund door de Minnesota Dental Research Centrum voor Biomaterialen en Biomechanica (MDRCBB).
Materials
| Dental composite Z100 | 3M ESPE | N362979 | volume shrinkage ~ 2.5%, Young's modulus ~ 14 GPa |
| Dental composite Z250 | 3M ESPE | N326080 | volume shrinkage ~ 2.0%, Young's modulus ~ 11 GPa |
| Dental composite LS | 3M ESPE | N240313 | volume shrinkage ~ 1%, Young's modulus ~ 10 GPa |
| Ceramic Primer | 3M ESPE | N167818 | Rely X |
| LS System Adhesive | 3M ESPE | N391675 | Adhesive for compoiste LS |
| Adper Single Bond Plus | 3M ESPE | 501757 | Adhesive for compoiste Z100 and Z250 |
| Glass rod | Corning Inc. | Pyrex 7740 borosilicate | |
| Curing light | 3M ESPE | Elipar S10 | |
| White paint | Krylon Product Group | Indoor/Outdoor, Flat white | |
| Charcoal powder | Sigma Aldrich, Co. | BCBH6518V | Fluka activated charcoal |
| CCD camera | Point Grey Research, Inc. | Point Grey Gras-20S4C-C |
References
- Palin, W. M., Fleming, G. J. P., Nathwani, H., Burke, F. J. T., Randall, R. C. In vitro cuspal deflection and microleakage of maxillary premolars restored with novel low-shrink dental composites. Dental Materials. 21, 324-335 (2005).
- Li, H., Li, J., Yun, X., Liu, X., Fok, A. S. -. L. Non-destructive examination of interfacial debonding using acoustic emission. Dental Materials. 27, 964-971 (2011).
- Dijken, J. W., Lindberg, A. Clinical effectiveness of a low-shrinkage resin composite: a five-year evaluation. J Adhes Dent. 11, 143-148 (2009).
- Yamazaki, P. C. V., Bedran-Russo, A. K. B., Pereira, P. N. R., Swift, E. J. Microleakage Evaluation of a New Low-shrinkage Composite Restorative Material. Operative Dentistry. 31, 670-676 (2006).
- Watts, D. C., Cash, A. J. Determination of polymerization shrinkage kinetics in visible-light-cured materials: methods development. Dental materials : official publication of the Academy of Dental Materials. 7, 281-287 (1991).
- Gee, A. J., Davidson, C. L., Smith, A. A modified dilatometer for continuous recording of volumetric polymerization shrinkage of composite restorative materials. Journal of Dentistry. 9, 36-42 (1981).
- Sakaguchi, R. L., Sasik, C. T., Bunczak, M. A., Douglas, W. H. Strain gauge method for measuring polymerization contraction of composite restoratives. Journal of Dentistry. 19, 312-316 (1991).
- Fogleman, E. A., Kelly, M. T., Grubbs, W. T. Laser interferometric method for measuring linear polymerization shrinkage in light cured dental restoratives. Dental Materials. 18, 324-330 (2002).
- Arenas, G., Noriega, S., Vallo, C., Duchowicz, R. Polymerization shrinkage of a dental resin composite determined by a fiber optic Fizeau interferometer. Optics Communications. 271, 581-586 (2007).
- Demoli, N., et al. Digital interferometry for measuring of the resin composite thickness variation during blue light polymerization. Optics Communications. 231, 45-51 (2004).
- Sharp, L. J., Choi, I. B., Lee, T. E., Sy, A., Suh, B. I. Volumetric shrinkage of composites using video-imaging. Journal of Dentistry. 31, 97-103 (2003).
- Feilzer, A. J., De Gee, A. J., Davidson, C. L. Setting stress in composite resin in relation to configuration of the restoration. Journal of Dental Research. 66, 1636-1639 (1987).
- Li, J., Fok, A. S., Satterthwaite, J., Watts, D. C. Measurement of the full-field polymerization shrinkage and depth of cure of dental composites using digital image correlation. Dental Materials. 25, (2009).
- Chuang, S. -. F., Chang, C. -. H., Chen, T. Y. -. F. Spatially resolved assessments of composite shrinkage in MOD restorations using a digital-image-correlation technique. Dental Materials. 27, 134-143 (2011).
- Arakawa, A., Morita, Y., Uchino, M. Polymerization Shrinkage Behavior of Light Cure Resin Composites in Cavities. Journal of Biomechanical Science and Engineering. 4, 356-364 (2009).
- Lee, M. R., Cho, B. H., Son, H. H., Um, C. M., Lee, I. B. Influence of cavity dimension and restoration methods on the cusp deflection of premolars in composite restoration. Dental Materials. 23, 288-295 (2007).
- Park, J., Chang, J., Ferracane, J., Lee, I. B. How should composite be layered to reduce shrinkage stress: Incremental or bulk filling. Dental Materials. 24, 1501-1505 (2008).
- Weinmann, W., Thalacker, C., Guggenberger, R. Siloranes in dental composites. Dental Materials. 21, 68-74 (2005).
- Silikas, N., Eliades, G., Watts, D. C. Light intensity effects on resin-composite degree of conversion and shrinkage strain. Dental Materials. 16, 292-296 (2000).
- Yaofeng, S., Pang, J. H. L. Study of optimal subset size in digital image correlation of speckle pattern images. Optics and Lasers in Engineering. 45, 967-974 (2007).
- Versluis, A., Tantbirojn, D., Pintado, M. R., DeLong, R., Douglas, W. H. Residual shrinkage stress distributions in molars after composite restoration. Dental Materials. 20, 554-564 (2004).
- Sakaguchi, R. L., Wiltbank, B. D., Murchison, C. F. Prediction of composite elastic modulus and polymerization shrinkage by computational micromechanics. Dental Materials. 20, 397-401 (2004).
- Lecompte, D., Bossuyt, S., Cooreman, S., Sol, H., Vantomme, J. . , (2007).
- Huang, J., et al. Digital Image Correlation with Self-Adaptive Gaussian Windows. Exp Mech. 53, 505-512 (2013).
- Li, J., Lau, A., Fok, A. S. Application of digital image correlation to full-field measurement of shrinkage strain of dental composites. J. Zhejiang Univ. Sci. A. 14, 1-10 (2013).
